DE102009026656A1 - Method and device for controlling auxiliary substances in machine tools - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Hilfsstoffen bei Werkzeugmaschinen vorgeschlagen, bei dem mittels einer numerischen Steuerung über Maschinenfunktionen als M-Code ein Ein- und Abschalten (KSS-an, KSS-aus) des Volumenstroms des Hilfsstoffes erfolgt, bei dem während des Fließens des Volumenstroms aus der in der numerischen Steuerung bekannten Bahn- oder Bearbeitungsposition als G-Code eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine und aus aktuellen physikalischen Parametern des Werkzeugs und/oder des bearbeiteten Werkstücks eine Regelgröße (KSS-geregelt) für den Volumenstrom des Hilfsstoffs gewonnen wird.It is proposed a method and an apparatus for controlling excipients in machine tools, in which by means of a numerical control of machine functions as M-code on and off (KSS-on, KSS-off) of the volume flow of the excipient takes place during which the flow of the volume flow from the known in the numerical control track or machining position as G-code of a tool of the machine tool and from current physical parameters of the tool and / or the machined workpiece a controlled variable (KSS-regulated) for the volume flow of the excipient is obtained ,
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Hilfsstoffen bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei der Zuführung von Kühl- und/oder Schmierstoffen, nach der Gattung des Hauptanspruchs und der nebengeordneten Ansprüche.The The invention relates to a method and a device for controlling of excipients in machine tools, especially in the supply of Coolants and / or lubricants, according to the preamble of the main claim and the sibling claims.
Die Medienversorgung von Werkzeugmaschinen, insbesondere die Kühl- und/oder Schmierstoffversorgung von zerspanenden Werkzeugmaschinen, stellt heute in an sich bekannter Weise einen Bestandteil der numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine dar und wird in einer entsprechenden Programmiersprache in der Werkzeugmaschine hinterlegt. Hierbei wird das allgemeine Maschinenmanagement in einem sogenannten M-Code oder mit M-Funktionen/Befehlen dargestellt und die Positionen bzw. Bahnkurven des Werkzeugs und die aktuellen Bearbeitungsstadien werden im sogenannten G-Code dargestellt.The Media supply of machine tools, in particular the cooling and / or lubricant supply of cutting machine tools, is today in a conventional manner a part of the numerical Control of the machine tool and is in a corresponding Programming language stored in the machine tool. This is the general machine management in a so-called M code or represented with M functions / commands and the positions or trajectories of the tool and the current processing stages are in the so-called G-code shown.
Eine
solche Steuerung einer Werkzeugmaschine ist beispielsweise aus der
Bei den bekannten Steuerungen für insbesondere spanende Werkzeugmaschinen kann es jedoch vorkommen, dass oft weit mehr Kühl- oder Schmierstoffe an den Bearbeitungsprozess herangebracht als dieser eigentlich für eine ausreichende Kühlung oder das Wegschwemmen von Spanen benötigt. Dieser überflüssige Volumenstrom muss dann auch gereinigt und gekühlt werden, was zu hohen Energiekosten führt. Außerdem ist dann notwendigerweise oft auch das Leitungsnetz für die Kühl- und/oder Schmierstoffversorgung in der Summe überdimensioniert.at the known controls for particular cutting machine tools However, it can happen that often far more coolants or lubricants brought to the editing process as this actually for adequate cooling or washing away chips needed. This superfluous volume flow must then be cleaned and cooled, resulting in high energy costs leads. In addition, then necessarily is often also the line network for the cooling and / or lubricant supply in the sum oversized.
Für
sich gesehen ist darüber hinaus aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Steuerung von Hilfsstoffen bei Werkzeugmaschinen aus, bei dem mittels einer numerischen Steuerung über Maschinenfunktionen als M-Code ein Ein- und Abschalten des Volumenstroms des Hilfsstoffes erfolgt. In vorteilhafter Weise wird während des Fließens des Volumenstroms aus der in der numerischen Steuerung bekannten Bahn- oder Bearbeitungsposition als G-Code eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine und aus aktuellen physikalischen Parametern des Werkzeugs und/oder des bearbeiteten Werkstücks eine Regelgröße für den Volumenstrom des Hilfsstoffs gewonnen.The The invention relates to a process for the control of auxiliaries in machine tools, in which by means of a numerical control over Machine functions as M-code on and off of the volumetric flow of the excipient takes place. Advantageously, during the flow of the volume flow from that in the numerical control known track or machining position as G-code of a tool the machine tool and from current physical parameters of the Tool and / or the machined workpiece a controlled variable recovered for the volume flow of the excipient.
Insbesondere, wenn bei spanenden Werkzeugmaschinen Kühl- und/oder Schmierstoffen als Hilfsstoffe zugeführt werden, kann mit der erfindungsgemäßen Regelung des Volumenstroms der Kühl- und/oder Schmierstoffe eine energie- und kosteneffiziente Steuerung der Werkzeugmaschine erfolgen. Es ist mit der Erfindung möglich, dass das gesamte Leitungsnetz für die Versorgung mit Kühl- und/oder Schmierstoffen für eine oder mehrere Werkzeugmaschinen in der Summe geringer dimensioniert werden kann, da der Volumenstrom jeder einzelnen Werkzeugmaschine effizienter an den aktuellen Bedarf angepasst werden kann.Especially, if with cutting machine tools coolants and / or lubricants can be supplied as auxiliaries, can with the inventive Control of the volume flow of coolants and / or lubricants an energy and cost-efficient control of the machine tool respectively. It is possible with the invention that the entire Line network for the supply of cooling and / or Lubricants for one or more machine tools can be dimensioned smaller in the sum, since the volume flow every single machine tool more efficiently to the current needs can be adjusted.
Die Erfindung kann in besonders vorteilhafter Weise ausgeführt werden, wenn die aktuellen physikalischen Parameter insbesondere bei spanender Bearbeitung das Abtragsverhalten am zu bearbeiteten Werkstücks betreffen. Das Abtragsverhalten kann dabei aus der Drehzahl oder sonstiger mechanischer und physikalischer Kenngrößen des Werkzeugs im G-Code und den Materialeigenschaften des zu bearbeitenden Werkstücks jeweils zu einem Zeitpunkt (t) bestimmt werden und aus dem so bestimmten Abtrag wird dann in vorteilhafter Weise über einen vorgegebenen Zeitraum das Abtragsverhalten über der Zeit (t) für jeden Ort (x, y, z) des zu bearbeiteten Werkstücks modelliert.The Invention can be carried out in a particularly advantageous manner be if the current physical parameters in particular to process the material removal behavior during machining Affect workpiece. The removal behavior can be off the speed or other mechanical and physical characteristics of the tool in the G code and the material properties of the tool to be machined Workpiece each be determined at a time (t) and from the thus determined removal is then over in an advantageous manner a given period of time the removal behavior over the Time (t) for each location (x, y, z) of the workpiece being machined modeled.
Zur Modellierung des Abtragsverhaltens kann auch auf einfache Weise ein dreidimensionales CAD-Modell des zu bearbeiteten Werkstücks herangezogen werden, wobei die Geometrien, die zwischen den über das CAD-Modell festgelegten Ausgangs- und Zielgeometrien befinden aus der Bahnbewegung des Werkzeugs berechnet werden können. Es kann zur Modellierung des Abtragsverhaltens ein mathematisches Abtragsmodell oder ein gemessenes Kennfeld herangezogen werden.to Modeling of the removal behavior can also be done in a simple way a three-dimensional CAD model of the workpiece to be machined be used, with the geometries between the over the CAD model specified initial and target geometries are located can be calculated from the path motion of the tool. It can be used to model the removal behavior of a mathematical Abtragsmodell or a measured map are used.
Aus dem so ermittelten Abtragsverhalten am zu bearbeiteten Werkstück kann gemäß der Erfindung dann ein Temperaturverhalten des zu bearbeiteten Werkstücks über der Zeit (t) und die Wärmeverteilung für jeden Ort (x, y, z) des zu bearbeiteten Werkstücks modelliert werden und innerhalb vorgegebener Grenzwerte kann dann durch Integration und Spitzenwertbetrachtung ein Kühlbedarf zur Gewinnung der Regelgröße für den Volumenstrom des Hilfsstoffs, insbesondere des Kühl- und/oder Schmierstoffs, ermittelt werden.Out the thus determined removal behavior of the workpiece to be machined can according to the invention then a temperature behavior of the workpiece to be processed over time (t) and the heat distribution for each location (x, y, z) of the workpiece to be machined and within predetermined limits can then be through integration and peak consideration a cooling requirement for obtaining the controlled variable for the volume flow of the excipient, in particular the Coolant and / or lubricant, to be determined.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ist bei einer spannenden numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine eine numerische Steuerungseinheit vorhanden, die mit einem speicherprogrammierbaren Steuerungsprogramm versehen ist, sodass zwischen dem Ein- und Ausschalten des Volumenstroms von Kühl- und/oder Schmierstoffen als Hilfsstoffe im M-Code mittels einer Regelanordnung eine Regelung des Volumenstroms in Abhängigkeit von den Bahnpositionen des Werkzeugs und dem Abtragsverhalten am zu bearbeitenden Werkstück aus dem G-Code der numerischen Steuerung erfolgt.at a device according to the invention for implementation of the method described above is numerical in an exciting controlled machine tool a numerical control unit available provided with a programmable logic control program is, so between switching on and off the flow of coolants and / or lubricants as auxiliaries in the M code by means of a control arrangement, a regulation of the volume flow in Dependence on the path positions of the tool and the Abtragsverhalten on the workpiece to be machined from the G-code of the numerical control takes place.
Weiterhin ist noch in vorteilhafter Weise ein Computerprogrammprodukt gespeichert auf einem computerverwendbaren Medium in der numerischen Steuerung anwendbar, das computerlesbare Programmmittel umfasst, welche bei Ausführung des Computerprogrammprodukts auf einem Mikroprozessor mit zugehörigen Speichermitteln oder auf einem Computer diesen zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder zum Betrieb der Vorrichtung veranlassen.Farther is still stored advantageously a computer program product on a computer-usable medium in the numerical control applicable, comprising computer readable program means, which in Execution of the computer program product on a microprocessor with associated storage devices or on a computer this for carrying out the method described above or to operate the device.
Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung, dass auch die bisher üblichen NC-Programme zur numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen im wesentlichen unverändert weiterverwendet werden können. Die erfindungsgemäße bedarfsgerechte Nachregelung des Volumenstroms des Hilfsstoffs erfolgt automatisch durch die beschriebene Analyse des G-Codes, wozu nur ein geringer zusätzlicher Engineering-Aufwand erforderlich ist.Especially advantageous in the invention that also the usual NC programs for the numerical control of machine tools essentially can be used unchanged. The According to the invention needs-based readjustment the volume flow of the excipient is carried out automatically by the described analysis of the G-code, which only a small additional Engineering effort is required.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Figur der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen:The Invention is described below with reference to the figure in the drawing illustrated embodiment explained. there demonstrate:
Weg zu Ausführung der ErfindungWay to execution the invention
In
Es
folgt dann im senkrechten Verlauf nach der
Aus
Der
Kühl- und Schmiermittelbedarf wird erfindungsgemäß zwischen
den M-Codes M1 für KSS-an und M2 für KSS-aus automatisch
aus der Bahnbeschreibung der Bearbeitungskurve im G-Code und bekannten
Prozessparametern modellgestützt nach dem Block
Mit
dem Block
Als
weitere Eingangsgrößen für die Modellierung
nach dem Block
Für diese Modellierung können sowohl physikalische Abtragsmodelle als auch gemessene Kennfelder genutzt werden. Solche physikalischen Abtragsmodelle bilden Vorgänge an der Schneide des Werkstücks ab und differenzieren je nach Kontaktfläche zischen Übergang der Wärme ins Werkstück in den Span und die umgebende Luft. Gemessene Kennfelder beruhen dagegen auf Messungen typischer Zerspanaufgaben und der Interpolation zwischen diesen Messungen.For This modeling can be both physical removal models as well as measured maps are used. Such physical erosion models form processes on the cutting edge of the workpiece off and differentiate depending on the contact surface hiss transition the heat in the workpiece in the chip and the surrounding Air. In contrast, measured maps are based on measurements of typical Machining tasks and the interpolation between these measurements.
Aus
dem Abtragsverhalten (Block
Dieser
Bedarf des Volumenstroms des Kühl- und Schmiermittelbedarfs
kann über den Ausgang
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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